Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni

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1 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni E. Gobbetti F. Marton F. Bettio G. Pintore CRS4 Visual Computing Group

2 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni CRS4: Visual Computing Group Staff 6+ persone Ricerca e sviluppo Geometry processing / rendering Visualizzazione di modelli complessi a larga scala Visualizzazione scientifica VR & Simulation Servizi Sci Viz + Post production

3 Visualizzazione interattiva di modelli complessi a larga scala Xeon 2.4GHz / 1GB RAM / 70GB SCSI 320 Disk / NVIDIA 6800GTS

4 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni Visualizzazione interattiva di modelli complessi a larga scala Problema: gestire modelli di complessità illimitata su macchine con risorse finite Ipotesi: meno dati sullo schermo (N) che nel modello (K ) Soluzione: tecniche output-sensitive (O(N), non O(K)) Modello I/O O(K=illiminato) bytes (triangoli, punti, ) Punto di vista e parametri di visualizzazione Banda limitata (rete/disco/ram/cpu/pcie/gpu/ ) Schermo Hz O(N=1M-100M) pixels

5 Il nostro contributo di ricerca GPU GPU-friendly output-sensitive techniques BDAM - Local Terrain Models Gobbetti/Marton (CRS4), Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR) EUROGRAPHICS 2003 P-BDAM - Planetary terrain models Gobbetti/Marton (CRS4), Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR) IEEE Visualization 2003 Adaptive Tetrapuzzles Dense meshes Gobbetti/Marton (CRS4), Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR) SIGGRAPH 2004 Layered Point Clouds Dense clouds Gobbetti/Marton (CRS4) SPBG 2004 / Computers & Graphics 2004 Far Voxels General Gobbetti/Marton (CRS4) SIGGRAPH 2005

6 Il nostro contributo di ricerca GPU GPU-friendly output-sensitive techniques BDAM - Local Terrain Models Gobbetti/Marton (CRS4), Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR) EUROGRAPHICS 2003 P-BDAM - Planetary terrain models Gobbetti/Marton (CRS4), Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR) IEEE Visualization 2003 Adaptive Tetrapuzzles Dense meshes Gobbetti/Marton (CRS4), Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR) SIGGRAPH 2004 Layered Point Clouds Dense clouds Gobbetti/Marton (CRS4) SPBG 2004 / Computers & Graphics 2004 Far Voxels General Gobbetti/Marton (CRS4) SIGGRAPH 2005 MESH-BASED FRAMEWORK MESH-LESS FRAMEWORK

7 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni Visualizzazione di Terreni a Larga Scala Caratteristiche: Informazione di altezza e colore Elevata risoluzione Larga scala (planetaria) O( ) campioni Velocità interattive su standard PC Tecniche necessarie: Eliminazione parti nascoste Tecniche multiresoluzione Gestione dati out-of-core Compressione dati Modello del pianeta Marte, 1.5 G campioni di altezza

8 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni BDAM Batched Dynamic Adaptive Meshes Struttura multirisoluzione 2 alberi binari di patch triangolari ogni patch costituita da ~2000 triangoli: ogni livello è una rappresentazione semplificata del successivo dataset di origine suddiviso in patch triangolari Permette rappresentazione dipendente dal punto di vista assemblaggio di patch a diversi livelli di risoluzione. continuità tra patch di livelli adiacenti

9 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni Compressione dati su griglia regolare Idea di compressione Salvare per ogni livello solo I nuovi punti come delta quantizzati rispetto alla predizione del livello precedente Struttura multirisoluzione: decomposizione wavelet non standard del dataset originale. BDAM + Wavelets! Esempio: pianeta Marte 1.5 miliardi di campioni Compresso a 75 MB Errore Massimo: 50 metri (XYZ) 1 (XYZ) 2 (XYZ) 0 (XYZ) 3

10 Utilizzo avanzato schede grafiche Moderne schede grafiche Programmabilità assicura precisione submetrica a scala planetaria (P-BDAM) Comunicazione dati per blocchi Vertex Buffer Objects Sfruttare paralellismo tra CPU e GPU Cache di dati recenti all interno della scheda grafica

11 Accesso dati / Streaming Dati salvati in una struttura multirisoluzione mantenuta out-of-core Accesso ai dati attraverso data access layer Memory map per dati locali TCP/IP per dati remoti Client Effettua richieste asincrone per evitare ritardi dovuti a latenza di risposta Server Data Index tree Data Access Layer Client Renderer

12 BDAM Conclusioni Tecnica innovativa sviluppata per applicazioni di simulazione Generazione di superfici continue a risoluzione variabile per assemblaggio di patch precalcolati (BDAM). Compressione wavelet con garanzia di accuratezza (C- BDAM) Applicato a numerosi casi di test (da livello cittadino alla scala planetaria) Allo stato dell arte nel campo della visualizzazione multirisoluzione di terreni Gobbetti, Marton, Cignoni, Di Benedetto, and Ganovelli. C-BDAM - Compressed Batched Dynamic Adaptive Meshes for Terrain Rendering. Computer Graphics Forum, 25(3), September (Proc. Eurographics) Cignoni, Ganovelli, Gobbetti, Marton, Ponchio, and Scopigno. Planet-Sized Batched Dynamic Adaptive Meshes (P-BDAM). In Proceedings IEEE Visualization. Pages October Cignoni, Ganovelli, Gobbetti, Marton, Ponchio, and Scopigno. BDAM - Batched Dynamic Adaptive Meshes for High Performance Terrain Visualization. Computer Graphics Forum, 22(3): , Proc. Eurographics. Gobbetti, Marton, Cignoni, Di Benedetto, Ganovelli C-BDAM - Compressed Batched Dynamic Adaptive Meshes for Terrain Rendering Computer Graphics Forum, 25(3), Sept Proc. Eurographics 2006.

13 Risultati di Visualizzazione Test PC: Linux single AMD 1.8 GHz CPU 2 GB RAM, SATA rpm 150 GB hard drive, PCI Xpress NVIDIA 7800GT Finestra 1280x1024 Velocità Media 90 Hz Minima 60 Hz Triangoli al secondo Media planare 130 Mtri/s Massima planare 157 Mtri/s Media sferico 100 Mtri/s Massima sferico 125 Mtri/s

14 Elaborazione e Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni Navigatore 3D: il territorio della Sardegna in tre dimensioni Visualizzatore basato su tecnologia sviluppata da CRS4 Integrazione e collegamento a database regionali a carico di CORE Vantaggi: Sfruttamento di risultati di ricerca di base (nuovi metodi applicati a casi pratici) RAS dispone in-house di strumenti allo stato dell arte che può adattare al bisogno Usi professionali Promozione territorio Collegamento ad altri strumenti Il cittadino ha accesso a informazioni pubbliche altrimenti difficilmente consultabili Molte possibilità di sviluppo future

15 Navigatore Sardegna 3D Scaricabile dall indirizzo: